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贵州理工学院化工原理实验报告 学院：化学工程学院 专业： 班级： 姓名杨思淋学号2013071514实验组号实验日期2015,4,6指导教师张妙鹤，罗孜成绩实验名称流体流动阻力的测定实验目的 1、了解流体流动阻力的测定方法。 2、测定流体流过直管时的摩擦阻力，并确定摩擦系数与雷诺数Re的关系。 3、测定流体流过管件（本实验为截止阀、球阀、突然扩大）时的局部阻力，并求出阻力系数ξ。 二、实验原理 流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免的会引起压强损耗。这种损耗包括流体经过直管的沿程阻力以及因流体运动方向改变或因管子大小形状改变所引起的局部阻力。 1、沿程阻力 液体在水平均匀管道中稳定流动时，由截面1到截面2，阻力损失表现在压强的降低： 影响阻力损失的因素十分复杂，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通过实验研究其规律。为了减少实验工作量，扩大实验结果的应用范围，可采用量纲分析法将各变量综合成准数关系式。 影响阻力损失的诸因素有： 流体性质：密度ρ，粘度μ； 管路的几何尺寸：管径d，管长l，管壁绝对粗糙度ε； 流动条件：流速u。 可表示为：。 组合成如下的无因次式：，， 引入，则上式变为，式中，λ称为直管摩擦系数，层流时，λ=64/Re；湍流时λ与Re的关系受管壁粗糙度的影响，需由实验求得。 根据伯努利方程可知，流体流过直管的沿程阻力损失，可直接由所测得的液柱压差计读数R算出：。 其中：ρ指——压差计中指示液密度，kg/m3。本实验中用水作指示液，另一流体为空气，由于ρ空ρ水，所以ρ空可以忽略。 R一一倒U型管中水位差，m。 g一一重力加速度，g=9.81m/s2。 2、局部阻力 局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。 （1）当量长度法 流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体通过与其具有相同管径的若干米长度的直管阻力损失，这个直管长度称为当量长度，用符号le表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路计算时，可将管路中的直管长度与管件，阀门的当量长度合并在一起计算，如管路中直管长度为l，各种局部阻力的当量长度之和为∑le，则流体在管路中流动时的总阻力损失∑wf为：。 （2）阻力系数法 流体通过某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数wp为表示：。 式中，ζ——局部阻力系数，无因次； u——在小截面管中流体的平均流速，m/s。 由于管件在两侧距测压孔间的直管长度很短，引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略不计，因此wp之值可应用伯努利方程由压差计读数求出。 三、实验装置 图1.实验装置 1、离心泵 2、水箱放净阀 3水箱 4、总阀门 5、涡轮流量计 6、泵入口压力表 7、泵出口压力表8、离心泵实验开关9、10、11、12流体阻力实验各管路开关阀 13、高位槽上水阀14、高位槽 15、球阀 16、截止阀 17、流量调节阀 18、层流管流量调节阀 19、高位槽液流管 如上图所示，在设备中有8条横向排布的管线，自上而下分别为： No.1 层流管，为φ6×1.7mm的不锈钢管，1.2m； No.2 球阀与截止阀连接管，为φ27×3.25mm的不锈钢管； No.3 光滑管，为φ27×3.25mm的不锈钢管，1.5m； No.4 粗糙管，为φ27×2.5mm的镀锌管，1.5m； No.5 突然扩大管，为φ22×3mm-φ48×3mm的不锈钢管； No.6离心泵实验管线，为φ48×3mm的不锈钢管； 测压口间距：0.25m 四、实验步骤 1、流程说明 离心泵将水箱里的清水打入系统中，经涡轮流量计计量后，通过管路切换阀（8~12）进入相应的测量管线，在管内的流动压头损失，可由压差传感器（或倒U型压差计）测量。实验中，可以通过调节流量调节阀测定不同流量下的压头损失。 2、操作说明 先熟悉流程中的仪器设备及与其配套的电器开关，并检查水箱内的水位，然后开启离心泵，打开阀门4。在实验开始前，系统要先排净气体，使液体连续流动。若有变频器，则启动水泵后还需启动变频器（见本实验最后其他说明）。 3、系统排气 首先，打开被测的管路开关阀（8~12阀门中的一个），关闭其他管路开关阀，并将流量调节阀17打开，但流量不要开的太大，将管路内的气体排净；同时，测压管线排气（见4），排气后，关闭流量调节阀，检查倒U型压差计两边的液面。若相平，则可以开始实验，若不平，则需要重新排气； 实验中，倒U型压差计测量数据时，则将管路开关阀打开，用阀17调节水流量，用涡轮流量计5计量流量。若只用压力传感器测量数据时，可以用阀门17调节水流量，也可以将阀17全开，用管路开关阀（8~12中相应的阀门）调节流量。读